基于SMIC 180nm工艺的内插延时链型TDC芯片

作者：汪炯; 马毅超; 蒋俊国; 庄建; 滕海云

来源：半导体技术, 2023, 48(12): 1108-1114.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2023.12.009

• 高能同步辐射光源(HEPS)
• 内插延时链
• 时间数字转换器(TDC)
• 高分辨率
• 180nm工艺

在高能同步辐射光源的高分辨谱学线站系统(HEPS-B5)的核共振散射实验中，为满足测试样品对时间数字转换皮秒级的高分辨率时间测量要求，基于SMIC 180 nm工艺设计了一款内插延时链型的四通道时间数字转换器(TDC)芯片。该TDC芯片采用“粗计数”和“细计数”相结合的链状结构，通过内插延时链法来提高测量分辨率，并结合时钟计数器以实现较大的动态测量范围。为了阻止亚稳态的传递，使用两级反相器作为基本延时单元，另外通过异步先进先出(FIFO)缓冲器实现数据在不同时钟域之间的安全传递。实验测试结果表明，该TDC芯片的时间分辨率可达到56.3 ps,动态测量范围为0～262μs,能够满足核共振散射实验的高精度时间测量要求。

• 出版日期2023
• 单位散裂中子源科学中心; 中国科学院高能物理研究所; 陕西科技大学